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在众多无铅压电陶瓷体系中，铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷被认为是最有希望取代铅基压电陶瓷的材料体系之一，但是其压电性能与铅基压电陶瓷相比仍然有一定的差距。对KNN基无铅压电陶瓷晶粒进行定向从而制备织构化陶瓷是提高KNN基陶瓷压电性能行之有效的方法。另外，多层化是未来功能陶瓷元器件发展的趋势。研究多层陶瓷技术，并将KNN基陶瓷织构化和多层陶瓷技术相结合制备高性能多层压电陶瓷器件是一项有重大意义的课题。 本论文主要研究利用反应模板晶粒生长技术(RTGG)制备织构化KNN基陶瓷，在模板晶粒合成、织构化工艺，织构化发展过程以及定向晶粒生长机理等方面做了详细的研究。另外，还以KNN基无铅压电陶瓷为对象详细研究了多层陶瓷技术，将陶瓷织构化与多层陶瓷技术相结合制备了多层KNN基陶瓷驱动器以及高频医用超声换能器。本论文的主要研究内容及成果如下: 1、采用熔盐法成功制备了片状形貌的LiTa0.6Ti0.5O3(LTT)和Li1.1Nb0.9Ti0.1O3(LNT)晶粒，分析了片状LTT晶粒生长的过程及机理。片状LTT和LNT晶粒形貌各向异性非常大且其尺寸可以通过控制熔盐合成条件调控。片状LTT晶粒主要是以台阶生长的方式(terrace-ledge-kink mechanism)形核和长大，形成片状多层结构。通过拓扑微晶转化法制备了片状NaNbO3晶粒，其形貌具有较大的各向异性，同时具有较强的<100>取向，其边长为10-20μm，厚度为1-2μm。 2、详细研究并优化了RTGG技术制备织构化KNN基陶瓷的织构化工艺。织构化工艺主要包括陶瓷基体粉料和模板晶粒合成，流延浆料制备，陶瓷厚膜流延成型、陶瓷厚膜叠层静压以及排塑烧结等。通过研究成功摸索出了KNN基粉体流延浆料配方，优化了流延成型工艺参数，获得了高质量的KNN基厚膜。同时还优化了叠层静压和排塑烧结等工艺过程的参数。在此基础上，以片状NaNbO3晶粒作为模板成功制备了织构度高达94％的织构化KNLN陶瓷，其压电常数d33从105 pC/N提高到了180 pC/N，厚度方向的机电耦合系数kt从0.25提高到了0.45，分别提高了70％和80％。详细研究了陶瓷织构化的发展过程，主要有三个阶段:①陶瓷的致密化和原位反应过程;②定向晶粒厚度方向和径向快速生长的过程;③定向晶粒互相接触后的缓慢长大过程。另外，还探讨了织构化过程中定向晶粒生长的机理，即遵循二维形核生长模型(2-D nucleation andgrowth)。 3、以片状NaNbO3晶粒作为模板制备了织构度为75％的织构化KNN-KLN陶瓷。基体粉料中KLN第二相的存在不利于陶瓷的织构化。织构化KNN-KLN陶瓷压电性能为d33=185 pC/N，kt=0.42，与同组分的普通陶瓷相比分别提高了65％和62％。探索了新的片状晶粒LiTa0.6Ti0.5O3(LTT)和Li1.1Nb0.9Ti0.1O3(LNT)作为模板对KNN-KLN陶瓷进行织构化的情况。由于模板晶粒与基体颗粒结构差异较大，基体颗粒无法在LTT和LNT模板晶粒表面形核生长，且在较高温度下两种模板晶粒在基体粉料中不稳定，与基体粉料反应溶解。但是，LNT模板晶粒在高温下能够引导KNN-KLN基体颗粒取向生长，使得KNN-KLN陶瓷出现织构化的趋势。 4、研究了Ta含量以及极化温度对KNLNTS陶瓷压电性能的影响。在最佳Ta含量和最佳极化温度条件下得到了高压电性能的KNLNTS陶瓷:d33=315 pC/N，kp=0.49，kt=0.48。同时，还研究了Sb、Ta对KNN基陶瓷织构化的影响。加入Sb，Ta后，陶瓷织构度不高，基体颗粒没有消耗完，陶瓷最终形貌为大的定向晶粒与小的基体颗粒的混合物形貌。Sb的掺入一方面使得陶瓷基体颗粒中出现LiSbO3第二相，另一方面提高了陶瓷织构化的烧结温度使基体颗粒易于形核长大。两方面都不利于定向晶粒的长大，使得陶瓷无法成功织构化。Ta进一步提高了陶瓷织构化的烧结温度，但在一定程度上抑制了基体颗粒的长大，同时Ta还能够抑制LiSbO3第二相的形成，从而有利于陶瓷的织构化。利用RTGG技术制备的KNLNS和KNLNTS陶瓷织构度不高，而且成分非常不均匀，使得陶瓷压电性能不佳。另外，其介电铁电性能显示了陶瓷具有弛豫特性，这为以后人为调控材料弛豫特性提供了新的思路。成分不均匀导致的微观阳离子无序，是陶瓷出现弛豫特性的主要原因。KNLNTS陶瓷的弛豫特性以及复相组成提高了材料高温区域的介电温度稳定性，使材料有希望应用在高温MLCC领域。 5、基于KNN基陶瓷研究了多层陶瓷技术。多层陶瓷技术涉及陶瓷厚膜流延、电极丝网印刷、厚膜叠层静压、排塑共烧等工艺过程。本论文详细研究了陶瓷厚膜流延和叠层静压，优化了电极丝网印刷工艺以及KNN基厚膜与Ag-Pd电极的共烧工艺。KNN基陶瓷基体与Ag-Pd电极界面处结合紧密，无裂纹，并且只有很少量的元素互扩散，表明Ag-Pd电极与KNN基厚膜具有很好的匹配性。另外，本论文将KNN基陶瓷织构化与多层陶瓷技术相结合，利用加入片状NaNbO3模板晶粒的KNLN厚膜，采用设计的通孔内电极连接结构成功制备了多层KNN基陶瓷驱动器。施加350 V电压时，多层驱动器的纵向位移最大达到了440 nm，对应的应变约为0.11％，计算得到的多层驱动器的等效压电常数d33*约为183 pm/V。同时，基于多层陶瓷技术中的陶瓷厚膜流延和叠层静压工艺制备了织构化KNN基厚膜，并在此基础上制备了高频医用超声换能器，其IVUS成像质量可与PMN-PT压电单晶制备的超声换能器相媲美。